CN102936652B - 一种铁矿球团的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁矿球团的制备工艺，按以下步骤进行：（1）铁精矿通过添加0.5%～1%的膨润土进行配料和混匀，混合料水分低于适宜造球水分1%～3%，在圆盘造球机或圆筒造球机上进行造球，当母球长大至8mm左右的球团时，在成球长大区，通过喷洒纤维化膨润土继续造球长大至直径为12mm～16mm的合格生球。（2）纤维化膨润土的制备是采用膨润土与CMC溶液混合，在机械搅拌力的作用下，膨润土在水分子和CMC分子的作用下蒙脱石分子充分吸水和膨胀，展开并与CMC分子复合，制成纤维化膨润土。纤维化膨润土通过雾化喷洒到成球长大区进行造球，能高效与铁精矿颗粒表面作用，充分发挥粘结作用，可显著提高生球质量以及预热球和焙烧球强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁矿球团的制备工艺，特别是涉及一种采用添加CMC在搅拌磨机械力的作用下复合制备了纤维化膨润土，将其雾化喷洒在铁精矿成球长大区进行造球，强化了膨润土在球团制备中作用以及显著改善生球质量、预热球和焙烧球强度的铁矿球团的制备工艺。
背景技术
铁矿球团由于具有良好的冶金性能及改善高炉料柱透气性等优点，被认为是实现高炉炉料结构优化所必需的优质炉料，现代高炉炼铁向着高产、低耗、长寿目标发展，铁球团矿在钢铁工业中的使用和作用越来越显得迫切和重要，已成为一种不可或缺的高炉炉料，其使用量也越来越大。2011年世界球团矿产量为4.16亿吨，同比增长3.5%，中国球团矿产量为1.32亿吨,同比增长6.5%。目前国内外球团厂大都采用膨润土作粘结剂，膨润土用量一般为1．5％～3．0％，甚至更高。降低膨润土用量，提高球团矿的铁品位，对高炉实现高产、低耗意义重大。理论上，高炉冶炼中，入炉原料铁品位提高1％，焦比降低2％，产量可提高3%～4%。因此，在无法取代膨润土的情况下，如何发挥膨润土在球团中的作用，从而降低膨润土用量，具有重要意义。
多年来，国内外广泛和大量的采用有机粘结剂部分或全部取代膨润土进行了造球试验研究。然而，有机粘结剂至今未能获得广泛应用，在球团生产中占绝对支配地位的粘结剂仍然是膨润土。研究认为，膨润土提高生球强度有两个方面的作用：一是膨润土颗粒中胶体物质减少了膨润土内部各层间的距离，从而增加了各层间的范德华力；二是膨润土颗粒形成了固体粘结桥加强了铁精矿颗粒之间的作用。S.K.Kawatra和S.J.Ripke提出膨润土纤维结构理论。当膨润土被润湿后，膨润土各层吸水膨胀，导致各层间的静电引力变弱；在压力、剪切力作用下，膨润土各片层产生滑动，促使膨润土纤维结构形成。在造球过程中强化了膨润土在铁精矿颗粒之间分散和联接作用，可明显提高球团质量。
膨润土晶层间的氧层与氧层以范德华力结合，键能较弱，可形成良好的解离面，层间易侵入水分子或其他极性分子，引起体积的不断膨胀，使相邻晶层分开。在铁精矿造球过程中，膨润土在水的作用下吸水和蒙脱石展开，并与铁精矿颗粒表面作用而形成粘结力，膨润土作用原理如图1。然而在造球原料中水分较少，膨润土吸水、膨胀时间短，蒙脱石难以充分展开与铁精矿颗粒作用，甚至部分较粗颗粒膨润土未能有效吸水和蒙脱石展开，难以发挥作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低膨润土用量，提高生球质量以及预热球和焙烧球强度，从而有利于高炉高产、低耗的铁矿球团的制备工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供的铁矿球团的制备工艺，采用在膨润土中添加溶于水后的CMC溶液(羧甲基纤维素钠溶液)在搅拌磨机械力的作用下制备纤维化膨润土，将其喷洒在铁精矿成球长大区进行造球，显著改善生球质量以及预热球和焙烧球强度，按以下步骤进行：
（1）、铁精矿添加0.5%～1%（质量比）的膨润土进行配料和混匀成混合料，为生球质量打下一定基础；
（2）、混合料水分低于适宜造球水分1%～3%，为添加纤维化膨润土预留水分空间；
（3）、混合料在造球机上造球，当母球长大至7～9mm的球团时，在成球长大区，通过雾化喷洒纤维化膨润土继续造球使球团长大至直径为12mm～16mm的生球。
制备好的生球进行生球落下强度，抗压强度和爆裂温度的检测，预热、焙烧实验在卧式管状电炉中进行，预热温度900℃，时间15min，焙烧温度1280℃，时间10min，球团矿的抗压强度在最大载荷为10.0kN的智能球团压力机上测定。
所述的造球机为圆盘造球机或圆筒造球机。
所述的纤维化膨润土的制备工艺是：采用膨润土与CMC溶液(羧甲基纤维素钠溶液)混合，其中膨润土、水、CMC(羧甲基纤维素钠溶液)的比例（质量比）为：100:（500～250）:(5～1)，然后在机械搅拌力的作用下复合制备。
采用上述技术方案的铁矿球团的制备工艺，在铁精矿球团制备中无法取代膨润土的情况下，制备纤维化膨润土并充分发挥膨润土在球团中的作用，降低膨润土用量，提高生球质量以及预热球和焙烧球强度，从而有利于高炉高产、低耗。采用CMC水溶液在搅拌机械力的作用下制备纤维化膨润土，并将其雾化喷洒在铁精矿成球长大区进行造球。充分发挥膨润土的作用，在成球长大区喷洒纤维化膨润土，形成纤维化膨润土球团壳层，显著改善生球质量、预热球和焙烧球强度。本发明采用膨润土与溶于水后的CMC溶液混合，然后在机械搅拌力的作用下制成纤维化膨润土，在此过程中，膨润土吸水和膨胀，在水分子和CMC分子的作用下，蒙脱石分子充分吸水，展开并与CMC分子复合，形成稳定的纤维化的膨润土，纤维化膨润土能高效与铁精矿颗粒表面作用，充分发挥粘结作用，显著改善生球质量以及预热球和焙烧球强度。
综上所述，本发明是一种在铁精矿球团制备中无法取代膨润土的情况下，制备纤维化膨润土并充分发挥膨润土在球团中的作用，降低膨润土用量，提高生球质量以及预热球和焙烧球强度，从而有利于高炉高产、低耗的铁矿球团的制备工艺。
附图说明
图1是膨润土作用原理图。
图2是纤维化膨润土制备及其作用原理图。
图3是球团制备工艺流程图。
具体实施方式
参见图3，本发明提供的铁矿球团的制备工艺，采用在膨润土中添加溶于水后的CMC溶液(羧甲基纤维素钠溶液)在搅拌磨机械力的作用下制备纤维化膨润土，将其喷洒在铁精矿成球长大区进行造球，显著改善生球质量以及预热球和焙烧球强度，按以下步骤进行：
（1）、铁精矿添加0.5%～1%（质量比）的膨润土进行配料和混匀成混合料，为生球质量打下一定基础；
（2）、混合料水分低于适宜造球水分1%～3%，为添加纤维化膨润土预留水分空间；
（3）、混合料在造球机上造球，当母球长大至7～9mm的球团时，在成球长大区，通过雾化喷洒纤维化膨润土继续造球使球团长大至直径为12mm～16mm的生球。
制备好的生球进行生球落下强度，抗压强度和爆裂温度的检测，预热、焙烧实验在卧式管状电炉中进行，预热温度900℃，时间15min，焙烧温度1280℃，时间10min，球团矿的抗压强度在最大载荷为10.0kN的智能球团压力机上测定。
纤维化膨润土的制备工艺是：采用膨润土与CMC溶液(羧甲基纤维素钠溶液)混合，其中膨润土、水、CMC(羧甲基纤维素钠溶液)的比例（质量比）为：100:（500～250）:(5～1)，然后在机械搅拌力的作用下复合制备。
下面实施例是对发明的进一步说明，而不是限制发明的范围。
试验用铁精矿的化学成分和粒度组成见表1和表2。试验所用膨润土的化学组成和物理性能见表3和表4。纤维化膨润土的制备是采用膨润土与溶于水后的CMC溶液混合，其中膨润土、水、CMC的比例为：100:（500～250）:(5～1)，然后在机械搅拌力的作用下复合制备纤维化膨润土。
表1铁精矿化学成分/%
表2铁精矿粒度组成/%
表3膨润土的主要化学成分及烧损/%
表4膨润土的主要物理性能
对照例1：使用膨润土常规造球，膨润土用量为0.5%时，生球的落下强度、抗压强度和爆裂温度分别为1.4次/0.5m、7.9N/P和565℃，预热球强度226N／个，焙烧球强度达到2315N／个。
对照例2：使用膨润土常规造球，膨润土用量为1.0%时，生球的落下强度、抗压强度和爆裂温度分别为1.9次/0.5m、11.0N/P和560℃，预热球强度301N／个，焙烧球强度达到2653N／个。
对照例3：使用膨润土常规造球，膨润土用量为1.5%时，生球的落下强度、抗压强度和爆裂温度分别为3.1次/0.5m、13.4N/P和470℃，预热球强度428N／个，焙烧球强度达到3182N／个。
对照例4：使用膨润土常规造球，膨润土用量为2.0%时，生球的落下强度、抗压强度和爆裂温度分别为4.4次/0.5m、13.7N/P和490℃，预热球强度506N／个，焙烧球强度达到3430N／个。
实施例1：采用膨润土、水、CMC的比例为：100:500:2制备纤维化膨润土，当膨润土总用量为1.1%（预配膨润土用量为1.0%）强化造球时，生球的抗压强度、落下强度和爆裂温度分别为14.1N/个、3.4次/0.5m和540℃，900℃预热15min和1280℃焙烧10min所获得的预热球和焙烧球的抗压强度分别为408N/个和2700N/个。
实施例2：采用膨润土、水、CMC的比例为：100:500:2制备纤维化膨润土，当膨润土总用量为1.25%（预配膨润土用量为1.0%）强化造球时，生球的抗压强度、落下强度和爆裂温度分别为13.4N/个、4.4次/0.5m和548℃，900℃预热15min和1280℃焙烧10min所获得的预热球和焙烧球的抗压强度分别为538N/个和3100N/个。
实施例3：采用膨润土、水、CMC的比例为：100:500:2制备纤维化膨润土，当膨润土总用量为0.77%（预配膨润土用量为0.5%）强化造球时，生球的抗压强度、落下强度和爆裂温度分别为10.4N/个、2.9次/0.5m和590℃，900℃预热15min和1280℃焙烧10min所获得的预热球和焙烧球的抗压强度分别为359N/个和2530N/个。
实施例4：采用膨润土、水、CMC的比例为：100:500:2制备纤维化膨润土，当膨润土总用量为0.95%（预配膨润土用量为0.5%）强化造球时，生球的抗压强度、落下强度和爆裂温度分别为11.4N/个、3.6次/0.5m和569℃，900℃预热15min和1280℃焙烧10min所获得的预热球和焙烧球的抗压强度分别为435N/个和2930N/个。
实施例5：采用膨润土、水、CMC的比例为：100:250:1制备纤维化膨润土，当膨润土总用量为0.90%（预配膨润土用量为0.5%）强化造球时，生球的抗压强度、落下强度和爆裂温度分别为13.4N/个、4.0次/0.5m和579℃，900℃预热15min和1280℃焙烧10min所获得的预热球和焙烧球的抗压强度分别为469N/个和3050N/个。
实施例6：采用膨润土、水、CMC的比例为：100:500:5制备纤维化膨润土，当膨润土总用量为0.87%（预配膨润土用量为0.5%）强化造球时，生球的抗压强度、落下强度和爆裂温度分别为14.4N/个、5.2次/0.5m和570℃，900℃预热15min和1280℃焙烧10min所获得的预热球和焙烧球的抗压强度分别为499N/个和3150N/个。
Claims (3)
1.一种铁矿球团的制备工艺，采用在膨润土中添加溶于水后的羧甲基纤维素钠溶液在搅拌磨机械力的作用下制备纤维化膨润土，将其喷洒在铁精矿成球长大区进行造球，其特征在于：按以下步骤进行：
（1）、铁精矿添加质量比为0.5%～1%的纤维化膨润土进行配料和混匀成混合料；所述的纤维化膨润土的制备工艺是：采用膨润土与羧甲基纤维素钠溶液混合，其中膨润土、水、羧甲基纤维素钠溶液的质量比例为：100:500～250:5～1，然后在机械搅拌力的作用下复合制备；
（2）、混合料水分低于适宜造球水分１%～3%；
（3）、混合料在造球机上造球，当母球长大至7～9mm的球团时，在成球长大区，通过雾化喷洒纤维化膨润土继续造球使球团长大至直径为12mm～16mm的生球。
2.根据权利要求１所述的铁矿球团的制备工艺，其特征在于：制备好的生球进行生球落下强度，抗压强度和爆裂温度的检测，预热、焙烧实验在卧式管状电炉中进行，预热温度900℃，时间15min，焙烧温度1280℃，时间10min，球团矿的抗压强度在最大载荷为10.0kN的智能球团压力机上测定。
3.根据权利要求１或2所述的铁矿球团的制备工艺，其特征在于：所述的造球机为圆盘造球机或圆筒造球机。
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